基于BIM技术的测绘要素集成在公路勘察设计中应用的研究.pdf

169.2023年5月江西建材规划设计与勘察基于BIM技术的测绘要素集成在公路勘察设计中应用的研究靳雄兵甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃兰州730010摘要：文中旨在研究基于BIM技术的测绘要素集成在公路勘察设计中的应用。首先，介绍了BIM技术的基本概念及其在公路勘察设计中的应用背景；其次，分析了BIM技术在公路勘察设计中的优势；再次，详细阐述了基于BIM技术的测绘要素集成方法；最后，通过案例分析验证了所提方法的有效性和实用性。研究结果表明，基于BIM技术的测绘要素集成方法能够提高公路勘察设计的准确性和效率，降低设计风险，为公路建设提供有力支持。关键词：BIM技术；测绘要素；公路勘察设计；集成方法中图分类号：TU17;TU198文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 5-0 16 9-0 3Research on the Method of Integration of Surveying and MappingElements in Highway Survey and Design based on BIM TechnologyJin XiongbingGansu Provincial Transportation Planning Survey and Design Institute Co.Ltd.,Lanzhou,Gansu 730010Abstract:The purpose of this paper is to study the method of integrated surveying and mapping elements based on BIM technology inhighway investigation and design.Firstly,the basic concept of BIM technology and its application background in highway survey and designare introduced.Secondly,the advantages of BIM technology in highway survey and design are analyzed.Then,the integration method ofsurveying and mapping elements based on BIM technology is elaborated.Finally,the effectiveness and practicability of the proposed methodare verified by case analysis.The research results show that the integrated method of surveying and mapping elements based on BIMtechnology can improve the accuracy and efficiency of highway survey and design,reduce the design risk,and provide strong support forhighway construction.Key words:BIM technology;Surveying and mapping elements;Highway survey and design;Integrated method1概述1.1BIM技术简介建筑信息模型（BuildingInformationModeling，简称BIM）技术是一种基于三维数字模型的建筑设计、建造和运营管理方法。通过BIM技术，项目团队可以在整个建筑生命周期内共享一个统一、可视化、实时更新的信息模型。BIM技术的核心是创建一个多维、可视化、基于参数的数字模型，其中包含了建筑物的几何形状、空间关系、地理信息、构件属性等信息。与传统的二维图纸相比，BIM技术能够为建筑领域的各个阶段提供更加准确、全面和高效的信息支持。BIM技术已经成为国内外建筑领域的研究和实践热点，对于提高建筑行业的设计质量、施工效率和运营管理水平具有重要意义1-6 1.2BIM技术在公设计中的应用背景随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断扩大，公路建设成为国家和地方政府的重要任务。然而，传统的公路勘察设计方法存在许多问题，如信息不一致、设计冲突、重复劳动等，这些问题严重影响了公路建设的质量和效率。为了解决作者简介：靳雄兵（19 9 0-），男，甘肃兰州人，本科，工程师，主要研究方向为工程地质勘察。这些问题，越来越多的公路建设企业开始尝试引人BIM技术。BIM技术通过数字化、可视化和协同化的方式，为公路勘察设计提供了一种全新的解决方案。在公路勘察设计过程中，BIM技术可以实现地形、地下管线、交通设施等多种测绘要素的集成和共享，从而提高设计质量和效率，降低风险。因此，基于BIM技术的测绘要素集成在公路勘察设计中的方法研究具有重要的理论价值和实践意义。2BIM技术在公路勘察设计中的优势2.1提高设计质量BIM技术通过创建一个基于参数的三维数字模型，将公路勘察设计过程中的地形、地下管线、交通设施等测绘要素进行集成，以直观的方式展现给设计人员。相较于传统的二维图纸，BIM模型能够更清晰地展示设计方案中的空间关系、构件属性和功能分区等信息。设计人员可以通过查看和操作BIM模型，实时发现并化解设计冲突和解决潜在问题，从而提高设计质量。同时，BIM技术还可以为公路勘察设计提供大量的分析和优化工具，如绿色评估、安全评估、动态交通模拟等，有助于设计人员迅速评估方案的可行性和优越性。2.2加强协同设计与管理公路勘察设计涉及多个专业领域，如路线设计、桥梁设计170.2023年5月规划设计与勘察江西建材排水设计等，这些领域之间需要进行密切的协同和沟通。在传统的设计方法中，各领域的设计信息往往分散在不同的图纸和文件中，容易导致信息不一致和设计冲突。而BIM技术通过构建一个统一的信息模型，实现了各领域设计信息的集成和共享。设计人员可以在同一个BIM模型中查看和修改各领域的设计方案，确保信息的一致性和准确性。此外，BIM技术还支持实时协作和版本控制，有利于提高设计团队的工作效率和协同水平。2.3优化施工与维护管理BIM技术不仅可以应用于公路勘察设计阶段，还可以延伸到施工和维护管理阶段。在施工阶段，BIM模型可以作为施工图的补充，为施工人员提供更直观、更易理解的工程信息。通过BIM模型，施工人员可以准确掌握施工进度、材料需求和施工难点等关键信息，提高施工效率和质量。在维护管理阶段，BIM模型可以作为公路设施的数字李生，为运营商提供实时、准确的设施信息。运营商可以利用BIM模型进行设施检查、维修计划和预算分析等工作，降低维护成本和风险2.4促进可持续发展BIM技术为公路勘察设计提供了多种环保、节能和可持续发展方案。（1）在设计阶段，BIM模型可用于评估不同设计方案对环境和能源消耗的影响，如对地形、植被、水文等敏感环境要素的保护和改善，从而提高设计方案的可持续性。（2）BIM技术支持对公路建设过程中的材料使用、能源消耗和废弃物产生等环境影响因素进行分析和优化，有助于降低公路建设对环境的负面影响。（3）BIM技术还可以为公路设施的运营和维护提供节能和环保方案，如照明系统的智能控制、绿化系统的高效运营等。通过以上措施，BIM技术在公路勘察设计中的应用有利于推动公路建设行业的可持续发展。2.5提高安全性BIM技术在公路勘察设计中的应用还有助于提高安全性。通过BIM模型，设计人员可以对公路的交通流量、交通组织、交叉口设计等关键要素进行综合分析和评估，从而有效降低交通事故风险。同时，BIM技术可以在设计阶段预测和评估施工安全隐患，如施工机械的安全距离、施工过程中的临时交通组织等，以确保施工现场的安全。此外，借助BIM技术，运营商可以实时监控公路设施的运行状态，及时发现和处理潜在的安全隐患，保障公路设施的安全运营。BIM技术在公路勘察设计中具有显著优势，能够提高设计质量、加强协同设计与管理、优化施工与维护管理、促进可持续发展和提高安全性。为了充分发挥BIM技术的潜力，本文将研究基于BIM技术的测绘要素集成在公路勘察设计中的方法。3基于BIM技素集成方法3.1数据采集与预处理在公路勘察设计过程中，数据采集是关键的一环，涉及地形、地下管线、交通设施等多种测绘要素。为了实现基于BIM技术的测绘要素集成，首先需要对这些要素进行高精度的数据采集和预处理。目前，数据采集可以采用遥感技术、无人机航拍、地面实测等手段进行，这些手段可以获取包括高程、坡度、横断面、纵断面等在内的多种地形信息。此外，还需要收集地下管线、交通设施等相关信息，如管线位置、类型、材质、规格等。数据预处理主要包括数据清洗、格式转换和空间参考统一等工作，以确保数据的准确性和一致性。3.2BIM模型构建会要素集成据采集的测绘要素数据，可以构建一个基于参数的三维BIM模型。在BIM模型中，地形、地下管线、交通设施等测绘要素可以以参数化的形式表示，如线、面、体等几何图形以及关联的属性信息。为了实现测绘要素的高效集成，可以采用GIS技术、云计算和大数据技术进行数据处理和模型构建。（1）利用GIS技术对采集的地形数据进行分析处理，生成地形模型。地形模型可以采用数字高程模型（DEM）、数字地形模型（DTM）或数字表面模型（DSM）等形式表示。（2）根据地下管线和交通设施的信息，构建相应的三维模型。这些模型包括管线的位置、类型、材质、规格等属性信息，以及交通设施的位置、类型、尺寸等属性信息。（3）将地形模型、地下管线模型和交通设施模型集成到一个统一的BIM模型中。这一过程可以采用云计算和大数据技术进行高效处理，确保数据的实时更新和共享。3.3BIM模型应用与优化基于BIM技术的测绘要素集成方法可以为公路勘察设计提供强大的支持。以下是BIM模型在公路勘察设计中的应用和优化方式。（1）利用BIM模型进行路线优化。设计人员可以在BIM模型中直观地查看地形、地下管线和交通设施等测绘要素，以及它们之间的空间关系。分析这些要素，可以优化路线方案，减少土地征用、环境破坏和施工成本等方面的影响。（2）利用BIM模型进行桥梁设计优化。在BIM模型中，可以对桥梁的结构、材料、载荷等方面信息进行综合分析，从而优化桥梁设计方案，提高桥梁的承载能力，延长使用寿命。（3）利用BIM模型进行排水设计优化。通过对地形、地下水位、降雨等要素的分析，可以在BIM模型中优化排水系统的设计，确保公路的排水能力和运行安全。（4）利用BIM模型进行交通组织优化。借助动态交通模拟工具，可以在BIM模型中评估不同交通组织方案的效果，从而优化交通组织设计，提高公路的通行能力和安全性。（5）利用BIM模型进行环境影响评估。通过对地形、植被、水文等环境要素的分析，可以在BIM模型中评估不同设计方案对环境的影响，从而选择更环保、更可持续的设计方案。3.4协同设计与版本控制基于BIM技术的测绘要素集成方法还可以支持实时协作和版本控制。设计团队可以通过云计算和大数据技术，实现对BIM模型的实时共享和协同编辑，此外，通过版本控制功能，可以对BIM模型的历史版本进行追踪和管理，确保设计信息的准确性和一致性。4案例分析为了验证基于BIM技术的测绘要素集成方法在公路勘察设计中的实际应用效果，本节将以某地区的公路改扩建项目为例，对该方法进行案例分析。分析过程将按照数据采集与预处理、BIM模型构建与测绘要素集成、BIM模型应用与优化以及协同设计与版本控制等步骤进行。4.1数据采集与预处理本案例的数据采集主要包括地形、地下管线和交通设施等测绘要素。地形数据采用无人机航拍和地面实测相结合的方式获取，涵盖了高程、坡度、横断面、纵断面等信息。地下管线数据主要采用地磁探测和地质雷达等方法获取，包括管线位置、类型、材质、规格等属性信息。交通设施数据通过现场实测和遥感图像解译获取，包括道路、桥梁、隧道、交叉口等设施的位置、类型、尺寸等属性信息。在数据预处理阶段，首先，进行数据清洗，剔除错误和重复171上接第16 8 页）2023年5月规划设计与勘察江西建材的数据。然后，对数据进行格式转换，将不同格式的数据统一为适用于BIM模型构建的格式。最后，对数据进行了空间参考统一，确保各种测绘要素在空间位置上的准确性和一致性。4.2BIM模型构建与测绘要素集成根据采集的测绘要素数据，构建一个基于参数的三维BIM模型。在BIM模型中，地形、地下管线和交通设施等测绘要素以参数化的形式表示，如线、面、体等几何图形以及关联的属性信息。通过GIS技术、云计算和大数据技术进行数据处理和模型构建，实现了地形模型、地下管线模型和交通设施模型的高效集成，如表1所示。表1测绘要素集成数据处理方式序号测绘要素数据采集方法数据预处理方法无人机航拍、地面数据清洗、格式转换、空间1地形实测参考统一数据清洗、格式转换、空间2地下管线地磁探测、地质雷达参考统一现场实测、遥感图像数据清洗、格式转换、空间3交通设施解译参考统一4.3BIM模型应用与优化在本案例中，设计团队利用BIM模型对公路改扩建方案进行了优化。（1）分析地形、地下管线和交通设施等测绘要素，优化了路线方案，使其更符合土地利用、环境保护和施工成本等方面的要求。（2）在桥梁设计中，通过对桥梁结构、材料、载荷等方面的分析，优化了桥梁设计方案，提高了桥梁的承载能力和使用寿命。（3）在排水设计中，根据地形、地下水位、降雨等要素的分析，优化了排水系统设计，确保公路的排水能力和运行安全。（4）在交通组织设计中，利用动态交通模拟工具评估不同交通组织方案的效果，最终优化了交通组织设计，提高了公路的通行能力和安全性。（5）在环境影响评估阶段，对地形、植被、水文等环境要素进行分析，评估了不同设计方案对环境的影响，从而确定了更环保、更可持续的设计方案，如表2所示。表2BIM模型应用与优化过程分析序号应用与优化过程结果更符合土地利用、环境保护和施工成本等方1路线优化面的要求2桥梁设计优化提高桥梁承载能力和使用寿命3排水设计优化确保公路排水能力和运行安全4交通组织优化提高公路通行能力和安全性5环境影响评估选择更环保、更可持续的设计方案（4）综合分析三维激光扫描技术与表面水平位移监测和表面沉降检测的融合结果，能够得到更加真实可靠的建筑基坑变形信息。（5）相较于传统的全站仪和水准仪检测技术，三维激光扫描技术数据采集更精准、高效，检测方法更为简单，数据处理更为便捷，建筑基坑变形分析更为全面和准确。就算在复杂或危险的建筑基坑当中也能轻松地完成检测工作。参考文献【1王志明，刘天雪，宋萍萍，等.三维激光扫描技术在基坑阶段实4.4协同设计与版本控制在本案例中，设计团队通过云计算和大数据技术实现了对BIM模型的实时共享和协同编辑。在设计过程中，不同专业的设计人员可以同时查看和操作BIM模型，实时发现并化解设计冲突和解决潜在问题。此外，利用版本控制功能，对BIM模型的历史版本进行了追踪和管理，确保设计信息的准确性和一致性。本案例的实施结果表明，基于BIM技术的测绘要素集成方法在公路勘察设计中具有显著的优势。通过该方法，设计团队在较短的时间内完成了公路改扩建方案的优化设计，降低了施工成本，减少了环境破坏，提高了公路的运行效率和安全性。此外，该方法还有助于提高设计团队之间的协同效率，实现设计信息的实时共享和版本控制。5结语本文通过对BIM技术在公路勘察设计中的应用进行研究，提出了一种基于BIM技术的测绘要素集成方法。该方法采用GIS、云计算和大数据技术实现测绘要素的高效集成，提高了公路勘察设计的准确性和效率。案例分析验证了所提方法的有效性和实用性。研究结果表明，基于BIM技术的测绘要素集成方法能够降低设计风险，为公路建设提供有力支持。参考文献【1高翔，赵伟，张新民.基于BIM技术的公路设计与施工集成研究J.交通运输工程与信息学报，2 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